考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法

“双碳”目标下,我国电力系统亟需深度脱碳转型,传统以煤电为主的电力能源结构将发生根本性转变。研究火电机组的有序退出,实现安全、经济的低碳化转型是新型电力系统建设的重要课题。为此,该文提出一种考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法,在保证绿色、安全新型电力系统建设的基础上,提升电力系统低碳化转型经济效益。首先,建立可考虑火电机组退役的源-网-储协同多阶段规划模型。然后,设计模型线性化及求解加速方法提高模型运行效率。最后,以HRP-38测试系统为典型算例,提出在碳排放限额约束及新能源占比逐渐提高共同影响下的火电发展及退役路径,并从惯量需求等角度评估含火电机组有序退役的多阶段规划模型的有效性。

面向多主体隐私保护的源网荷储分布式协同优化调度

如何在满足各主体隐私需求的前提下,促进电力灵活配置与可靠供应,是构建隐私安全型多主体互动新型电力系统的核心。为此,本文提出了一种基于改进共识交替方向乘子法(C–ADMM)的分布式协调优化调度方案,仅通过交换相邻主体的耦合支路信息来统筹全局优化,实现协同优化的同时保护了互动主体的隐私数据。首先,针对源网荷储参与日前调度时的主体隐私需求,建立多主体协同调度模型,各相邻主体仅通过共享边界耦合支路阻抗信息实现解耦,各主体的优化调度问题在本区域独立求解,并在迭代过程中不断更新耦合乘子从而实现全局优化。然后,考虑主体中离散型可调负荷对C–ADMM收敛性能的影响,使用割平面法进行变量松弛与整数解逼近,通过移除整数限制和增加新约束的方法实现问题的转化,以获得可调负荷与源网储的协调策略。最后,使用IEEE30节点系统进行仿真计算,具体地,将IEEE30节点系统划分为了不同的主体,分别进行算例测试,验证了所提分布式协同优化调度策略的有效性。实验结果表明:在不同划分方式下,与集中式方法相比,改进C–ADMM算法均能产生相对稳定的收敛解;在不同计算参数下,基于改进C–ADMM与集中式方法的总成本基本相同,最大误差不超过0.42%。同时,与传统C–ADMM方法相比,改进C–ADMM的收敛性指标数量级缩小至百分之一。

源网荷储协同的分布式智能电网能量管理与集群控制研究及应用

“双碳”背景下,打造安全高效的高渗透率新能源“能源互联网”解决方案,是构建以新能源为主体的新型电力系统的第一要务。内蒙古电投能源股份有限公司矿山供电公司结合企业矿山卡车油改电实际,创新开展了基于源网荷储协同的分布式智能电网能量管理与集群控制技术研究及应用,通过将矿山能源互联网建设与露天煤矿产业发展相结合,构建源网荷储协同优化的分布式智能电网能量管理系统和安全高效的分散式模块化储能支撑系统,在实现矿山电卡用电全面绿色化的同时,为其他企业降低用能成本、减碳降碳提供了行之有效的解决方案。

双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划

该文建立了双碳目标下考虑源网荷储协同优化运行的新型电力系统发电规划数学模型,综合考虑各种发电技术、储能以及需求侧响应的情况下实现投资和运行的总成本最低,并将双碳目标、可再生能源渗透率、弃风弃光率这些政策要求转化为约束条件融合到发电规划模型中。通过算例分析分别求解以火电、核电、风电光伏和风光储为主4种发电规划情形,验证了模型的有效性。最后,在双碳目标下建立以风光储为主体的新型电力系统,通过考虑源网荷储协同优化运行实现了规划时期该新型电力系统的发电规划,并求解出对应规划时期储能的最优配置方案。此外,通过该模型对不同渗透率下储能配置与弃风弃光率的量化分析发现,对于省级电力系统,弃风率和弃光率分别为5%和3%时,为了保证系统安全稳定优化运行,风电和光伏的渗透率最好都控制在20%~25%以内,同时储能装机容量配置为0.24~0.3倍风电装机容量加光伏装机容量。

基于数据驱动的源网荷储协同控制系统网络攻击关联性分析

源网荷储协同场景下,能源系统发展呈现多方数据交互频繁、多源数据融合的特点。随着安全防护大区外的终端接入不断增加,系统外部接口的多样化发展给传统以边界为核心的网络防护构架带来挑战。为保障源网荷储协同控制系统的安全,并对网络攻击进行有效识别,提出基于数据驱动的网络攻击异常事件关联规则分析方法。首先分析系统日志文件,建立异常事件序列;其次利用FP-Growth算法,生成源网荷储协同控制系统异常事件与网络攻击场景的关联规则;最后利用灰色关联分析算法,实现异常事件与攻击场景的在线匹配,建立源网荷储协同控制系统网络攻击关联分析框架,并验证了所提方法的可行性与有效性。

基于改进Nash-Q均衡迁移算法的源网荷储协同优化策略

为了充分发挥多类型储能资源的调度潜力,实现源网荷储协同优化调度,提出了计及电池储能、抽水蓄能、电动汽车的多类型储能调度策略。以低碳经济为目标,构建了考虑多主体博弈的源网荷储协同优化调度模型。为了在保证源网荷三侧整体利益的同时兼顾自身利益,基于Nash均衡理论,利用强化迁移学习技术,提出了一种基于改进Nash-Q的均衡迁移算法。利用K-means聚类使数据离散化,增设双结构经验池以提高样本利用率,从而有效提高了模型的泛化能力。基于实际区域电网的数据进行仿真验证,结果表明所提策略能有效降低系统的经济成本和碳处理费用,提高新能源消纳能力。

源网荷储协同主动配电网分布鲁棒优化调度系统

源网荷储变量的多维度性,导致负荷响应调度安排效果不佳。为解决该问题,提出了源网荷储协同主动配电网分布鲁棒优化调度系统。使用接口适配器,集成配电网数据,获取配电网可调度的容量信息。部署智能监测设备,确保数据不被篡改和窃取。将调度策略在配网综合调度中心预演,实现协同优化调度。计算系统停电损失期望,分析源网荷储供电可靠性。确定目标函数,根据源网荷储变量多维度性设定约束条件,构建鲁棒优化问题函数,优化主动配电网分布鲁棒性。充分利用主动配电网中的电力储能和负荷,配合可再生能源并网后,实现源网荷储与主动配电网良性互动。实验结果表明,该系统参与的调控阶段一致,且负荷响应调度与理想调度最大误差为0.01MW,能够良好调度安排响应负荷。

基于蒙特卡罗树搜索和ε约束算法的配电网源网荷储协同运行优化方法

配电网负荷侧和需求侧出现的大量灵活资源给网络运行带来了较大不确定性。为了充分调动各种灵活资源、改善网络的运行状态,提出了计及源网荷储的协同运行优化模型。该模型以降低系统运行成本及提高电源侧和负荷侧的曲线相关性为目标,调控资源包括配电网中的分布式电源、可响应负荷、储能系统以及网架结构。针对多时段优化问题的复杂性,提出了基于蒙特卡罗树搜索和ε约束算法的联合求解方法,该方法同时还解决了传统配电网动态重构方法对重构时段划分不够客观的局限性。最后,通过对PG69标准配电网系统进行仿真分析,验证所提方法的有效性。

基于自适应ε-支配多目标粒子群算法的含SOP的主动配电网源-网-荷-储双层协同规划模型

提出了一种含智能软开关(soft open point,SOP)的主动配电网源–网-荷-储双层协同规划模型,以模拟实际工况并实现更加精细的规划。上层规划层,考虑了线路升级改造、储能(energy storage system,ESS)及分布式电源(distributed generation,DG)的选址定容;下层运行层,不仅考虑了典型日下变压器分接头调整、补偿电容(capacitor banks,CB)投切、需求侧响应(demand response,DR)、DG与ESS的调度,还基于三端SOP接入配电网的拓扑结构及数学模型,建立了运行层精细化的有功–无功协调优化模型,可对SOP所连支路间有功和无功功率进行连续调控,同时提供一定的无功支撑。上层采用改进二阶振荡粒子群算法求解,下层采用保留端点的自适应ε-支配多目标粒子群算法求解。最后用改进的IEEE33节点系统,对此双层优化模型进行了仿真和分析。结果表明,所提方法相较传统的规划调度方法,明显改善了潮流分布,降低了网损,减小了节点电压偏移量。

一种新的源网荷储协调电力系统扩容规划模型

传统上,电力系统由发电源、输电网和负荷需求三部分组成,未来,储能也将成为电力系统中不可或缺的一部分,因为需要更多的灵活性,才能在可变能源资源高渗透的情况下使系统实现最优运行。本文提出了一种新颖的源网荷储协同电力系统规划模型,同时考虑了电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的所有资源。所有资源之间的关系都体现在模型中的数学公式中。基于这个模型,对我国区域电力系统进行案例研究,得出到2050年各类电源、区域间电网、负荷侧资源和储能的最优发展路径,对电力发展规划有借鉴意义。

人工智能赋能源网荷储协同互动的应用及展望

构建新型电力系统是能源电力行业推动国家碳达峰、碳中和战略目标的关键举措。新型电力系统的主要特征之一是源网荷储高效协同,人工智能是实现源网荷储高效协同的重要赋能技术。该文对人工智能赋能源网荷储协同的应用需求与理论进行深入分析,并对源网荷储协同关键环节涉及的人工智能技术的应用现状、技术瓶颈及发展趋势,进行分析、总结和展望。提出以数字孪生为主要支撑框架的源网荷储协同应用体系,深入总结了功能要素、协同策略及人工智能赋能作用,并展望了人工智能赋能源网荷储协同的应用前景。期望该文对我国新型电力系统构建过程中人工智能的深度融合应用提供参考及启示。

新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储架构及关键技术初探

低碳高效的新型电力系统建设给源网荷储各环节带来了全新的挑战。面向新形势下的电力系统运行需求,提出一种5G+云边端协同的源网荷储协同运行架构并阐述了其关键技术。首先,通过对新型电力系统中源、网、荷、储各环节技术特征进行分析,明确其关键变革及特性;进而,提出了5G+云边端协同的技术概念,将原有的信息化技术有机结合,探索构建纵向贯通、横向互联的技术支撑平台,并将其应用于新型电力系统的源网荷储协同运行过程中,将源网荷之间以电网为枢纽横向串联的链式关系扩展为横向交叉连接、纵向各领域云-管-边-端拓展的多维网状关系,克服传统源网荷技术局限性;最后,对所述架构下的关键技术进行分析,明确新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储技术发展需求,为后续的技术推进提供可借鉴方向。

零碳视角下电气化码头源网荷储协同优化研究

港口运输系统的深度电气化与智能微电网的多元融合,是当前“双碳”背景下交通能源互联互通的趋势。以电气化码头为背景,建立以购电费用最小为目标,考虑功率平衡约束、购售电约束、风光出力约束、储能出力约束、可转移负荷约束等条件的源网荷储协同优化调度模型;以天津港C段码头为例,通过选取源荷近似、源远大于荷、源远小于荷的3类典型日,设置仅调控储能、仅调控负荷和储荷协同调控方案验证运行效果。仿真结果表明:3种方案均能实现码头源网荷储的时序调控并起到降费增收的目标,其中储能占主导,在源荷近似场景下协同调控方案较原始费用下降了15.34%,效果最佳。最后对降碳减排结果进行讨论,并提出码头“零碳排放”,受源荷时序特性、分时电价、购售电量、核算边界等多因素影响,不与购电费用最小化呈严格的正相关性。

一种“源-网-荷-储”协同优化调度模型

为在配电网调度中使每种资源的价值最大化,建立一种基于双层模型的“源-网-荷-储”协同的配电网优化调度策略,通过上下层目标的相互配合达到最终优化效果。首先,主要考虑分布式风电、分布式光伏在调动配电网中的可控负载和储能配合清洁能源出力的优化调度。其次,以最低年度综合成本为模型的上层优化目标,以负荷变化量最优为下层优化目标,采用实时优化的协调优化策略。最后,结合遗传随机权重粒子群算法求解优化模型,通过对IEEE 33节点系统进行仿真分析。仿真结果表明,基于“源-网-荷-储”协同的配电网双层优化模型是一种更有效且更经济的调度模型。

高比例清洁能源并网的跨国互联电力系统多时间尺度储能容量优化规划

高比例清洁能源并网对电力系统的灵活调节能力提出了更高要求。储能是构成系统灵活调节能力的关键要素,系统对储能的需求与系统的灵活性稀缺程度紧密相关,而单纯依靠储能来提供系统所需灵活性将造成电力系统投资成本极大增加、设备利用率降低等问题。储能与互联电网、清洁能源布局协同规划并发挥彼此间的互补效益是提升未来清洁电力系统安全经济性的重要途径。该文从技术经济性的角度出发,考虑多种灵活性资源协同参与的跨国互联电力系统优化规划与运行。首先基于已有研究对各类灵活性资源建模,将年度8760h全景时序运行模拟纳入优化模型,然后提出了面向高比例清洁能源电力系统、考虑多种灵活性资源参与的规划模型并基于东北亚跨国互联电网进行实证分析,量化评估了电网互联、清洁能源布局对储能优化配置的影响,给出了基于不同灵活性资源规划模型的2035—2050年东北亚地区规划结果。算例表明,通过电网互联与多区域风电、光伏清洁能源协同规划可有效减少各区域内储能装机、降低系统的度电成本。算例还进行了储能装机容量、系统度电成本与线路互联容量间的灵敏度分析。

基于二阶锥规划和NNC法的交直流混合配电网双层规划模型及其求解方法

随着直流配电技术的快速发展,未来交直流混合的拓扑结构将成为智能电网的重要形态,如何实现交直流混合配电网的规划及求解成为一个亟需解决的问题。为此,该文提出一种交直流混合配电网双层规划模型,同时综合考虑源-网-荷-储的协同优化运行。上层规划层,以投资成本和运行成本的综合成本最小为目标,考虑线路、分布式电源(distributed generation, DG)和储能系统(energy storage system,ESS)的投资规划;下层运行层,以运行成本和电压偏移量最小为目标,考虑有载调压变压器(on-load tap changer,OLTC)、分组投切电容器(capacitor banks,CB)、开关、可削减负荷、电压源型换流器(voltage source converter,VSC)、DG及ESS这些主动调控对象的控制。同时,为了有效地求解此双层模型,对模型上、下层进行关联建模,将其转换为单层模型,并采用二阶锥松弛、Big-M法和McCormick线性化方法等将此单层模型转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)模型。由于最终的MISOCP单层模型为多目标优化问题,采用归一化法向约束法(normalized normal constraint,NNC)进行求解,以获取均匀的帕累托前沿。最后,对改进的交直流混合配电系统进行仿真分析,验证模型的有效性。

新型电力系统多源异构数据融合技术研究现状及展望

能源转型背景下,新型电力系统以清洁低碳、开放互动为目标不断建设,同时监测技术与通信技术也快速发展,电力系统中的数据来源更加广泛,数据结构更加复杂,为新型电力系统数据融合提供数据基础的同时也提出了挑战。首先,分析新型电力系统数据特征,提出新型电力系统的数据融合需求;接着,介绍新型电力系统数据模型、多源异构数据融合技术层级,分析关键融合技术的优缺点,并对不同技术的适用场景进行分析;然后,分别从输配协同、源网荷储协同、虚拟电厂、多元负荷、电碳市场交易5个典型场景,对多源异构数据融合的数据需求、数据来源、融合目标、常见方法及研究难点进行归纳;最后,对新型电力系统数据融合技术的未来研究发展进行了展望。

考虑源-网-荷-储协同的配电台区分布式光伏消纳能力评估

分布式光伏接入规模日益增长导致配电台区面临安全运行风险,挖掘配电台区多种柔性资源调控潜力并实现协同优化是消纳分布式光伏的重要手段。针对高比例光伏并网对配电台区安全运行的影响,分析了光伏逆变器、静止无功发生器、电动汽车和储能设备的调控潜力;提出了包含电压偏差指标、变压器负载率、线路负载率、弃光率和光伏消纳率的配电台区光伏消纳能力评估指标;建立了计及多种柔性资源调控潜力的源-网-荷-储协同优化模型,并基于粒子群算法进行求解,根据优化运行数据计算配电台区分布式光伏消纳能力。算例仿真结果表明,通过源-网-荷-储协同优化能够有效提升配电台区分布式光伏消纳能力,所提模型和方法可为配电台区光伏消纳能力评估提供理论依据。

支撑双碳目标的新型储能发展潜力及路径研究

构建新型电力系统对于实现“碳达峰、碳中和”目标至关重要。系统灵活调节能力已成为构建新型电力系统的关键因素。新型储能具有多种优势,且技术经济性正在快速进步,必将成为提升系统灵活调节能力的重要支撑。未来支撑实现双碳目标的新型电力系统需要多少新型储能、什么样的新型储能以及如何发展新型储能是需要重点研究的课题。将中国电力系统转型路径、灵活性资源协同规划、储能技术发展及中国电力系统的特征相结合,以转型路径情景为基础边界,充分考虑煤电发展过程存在的不确定,提出3种新型储能研究方案;采用基于时序生产模拟的电力系统源网荷储扩展优化模型,充分刻画七大区域电网的电源、负荷及电网互联等系统特性,全面考虑系统灵活性资源的技术经济特性,量化分析全国七大区域电网对各类型储能的需求潜力;从碳达峰、快速减排、碳中和3个阶段,针对新型储能的发展任务、技术经济水平及发展规模等维度提出新型储能的发展路径,为中国新型储能发展规划和产业持续发展提供决策参考。

多目标优化的园区级低碳综合能源系统运行策略

低碳背景下,为解决工业园区能源需求和碳排放双重压力,构建由分布式可再生能源和清洁能源组成的低碳综合能源系统,首先建立园区低碳综合能源的源网荷储元件的数学模型,然后从技术、经济、能效和环境维度分析园区级低碳综合能源的源网荷储协同优化控制,最后设计自治、经济、低碳、高效和综合的运行策略,满足不同利益主体的目标需求。